研究生文献阅读报告成绩评定表

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专业 外国语言学与应用语言学 研究方向 英语教育

报告时间 第一次 2010.7

成绩评定

 

第二篇：DSP阅读文献报告1

DSP在汽车自动驾驶方面应用的文献阅读报告

09通信工程2班

0904140227

张鑫刚

文献一：《智能公路画线车超声测距定位系统的开发与研究》

本文阐述了用于公路画线车定位的超声波测距系统。系统由超声波测距模块、DSP、温度补偿模块、LCD和键盘等5部分构成，超声波测距模块采用超声专用芯片LM1812，以TMS320LF2407单片数字处理器控制超声波的发送和数据采集，通过回波时间计算并确定画线车相对参照物的距离及位置。

1.1 超声波测距原理

超声波测距采用“脉冲反射法”，有收发一体和收发分体两种形式。收发分体式测距系统如下图所示。由于超声波在均匀的媒质里传播速度相对固定，不随声波频率变化而改变，通过计算从发射超声波到接收到回波的时间，再乘以声速即可计算所测的距离。

1.2 超声波测距定位系统设计

超声波测距定位系统的总体结构如图2所示。系统由超声波测距模块、DSP、温度补偿模块、LCD和键盘5部分构成。超声波的发送和数据的采集由DSP控制。DSP每间隔一段时间驱动超声波测距模块工作，测定画线车对于公路护栏的相对位置，计算画线车偏离事先确定好的画线轨迹的距离，然后发出相应的指令，命令步进电机进行适当的动作，驱动标识线喷头移动，以跟踪画线轨迹。其中温度补偿模块用于测量工作环境的温度，对声速进行补偿；LCD用于显示系统的工作状态；键盘用于设定起始工作参数。

1.3系统软件设计

DSP系统软件主要完成信号的采集、处理、存储和控制作用。软件功能设计包括四大主要模块：

(1)系统初始化模块，用于设置系统运行环境、系统参数等；

(2)数据采集模块，用于发送超声波信号及采集回波信号；

(3)数据处理模块，用于处理温度和超声波数据；

(4)数据输出模块，根据具体条件，控制喷头工作状态，并将所测数据准确地传输给电机控制模块。软件系统所完成的主要任务，首先是系统初始化，通过键盘设定画线车与参照物(护栏)距离的初始值，然后通过超声波发送和接收的时间差计算出实际测量距离，与设定距离相比较，如果数值差在0—1 cm的范围内，这属于道路标线标准可以允许的误差范围，系统认定它是正常情况，打开喷头，正常画线；如果数值差在100 cm以上，系统判定这是参考护栏有缺失造成，系统止喷头工作，等待参照物缺损消失，重新测量到数据后再进行正常喷涂；如果数值差在1 cm和100 cm之间，表明偏差是由车辆行驶造成，这时系统调用电机驱动程序，通过偏差的数值输出相应的脉冲数，以控制步进电机将喷头移动回正确的位置，待偏差重新回到正常范围内后，再进行正常喷涂。考虑到工作期间短时间内的温度变化不大，系统每隔1～2小时采集一次温度数据。DSP系统软件的流程图如下图所示。

文献二：《DSP在机车横向振动信号模数转化中的应用》

本文主要阐述了基于TMS320LF24O7 DSP模数转换模块(ADC)直接应用于机车横向振动信号A，D转化、实现串行高速采样的目的．采用对ADC模数转化进行软件编程的方法，通过合理安排转换通道、设计系统要求的采样频率和A／D转化，通

过分析计算和误差分析．DSP ADC能够最大限度缩小串行采样与并行采样之阅误差．能够满足DSP控制系统的需要．在设计硬件电路中。完全可以利用DSP集成的DAC模块。

列车在运行过程中横向存在着多种运动形式的组合，在 动的频率范围为1~4 Hz，频带较窄，这个频率带是影响人体

曲线上既有所要滤除的横向离心加速度信号，又有需要的列 感受舒适度的频带。列车过曲线时的离心加速度信号范围的车本身的横向振动信号。为了消除各种随机振动对控制上所 频率仅为0．078 Hz，随着列车运行速度的提高．其频率将增 需的横向加速度信号的影响，必须对加速度传感器测出的信 大，但不会超过0．5 Hz，根据国内外的相关资料，截止频率应进行滤波处理，由于加速度传感器测得的是模拟信号，在 在0．5～1 Hz之间。据《中华人民共和国铁道行业标准)TBfr 对信号进行数字滤波前，必须进行模数转换。DSP具有强大的运算能力。TMS320IJF2407 DSP模数转换模块带内置采样／ 量的加速度信号通过截止频率为4O Hz的低通滤波器。该论文选用的 个传感器采集两路信号)，进行信号数字信号处理后。再输出TMS320LF2407 DSP集成的ADC。

文献三《矿用机车永磁同步交流牵引系统设计与实现》

本文阐述了针对矿用电机车(工矿车)工作特点，设计一种应用于工矿车的永磁同步交流牵引系统控制器，具体阐述了控制器的设计要求、软硬件组成及其设计方案。系统采用高性能DSP处理作为系统核心，根据技术要求设计功能模块及相关软件，构建了实验平台。实验证明该系统设计合理，具有良好的响应速度与控制精度，可以满足矿用机车的运行要求。

3．1 DSP控制器硬件结构

本文中采用德州仪器公司推出的TMS320F2812(以下简称F2812)型数字信号控制器(DSC)作为系统的控制核心，采用空间矢量控制技术，简化了坐标变换计算，从控制策略方面大大提高了控制系统的实时性 。 系统采用速度环和电流环的控制思路，全部实现数字化调节，充分利用其专门用于伺服控制的外设一事件管理器模块及其它相关接口，发挥其高性能的运算和控制功能，完成矢量控制核心算法、产生PWM信号、相电流、电压以及转子速度和位置的检测。

3.1控制算法及软件设计

永磁同步电动机有两种常用的控制方式：其一是针对电流的滞环控制；其二是电压控制。前者的优点是控制算法简单、响应速度快，但是谐波含量大，干扰强；后者的理论基础是矢量控制，逆变器的输出电压和电机电流高次谐波低，电压利用率高。本文在上节所设计的硬件平台基础上，针对永磁同步电动机的特点开展矢量控制技术研究，系统的控制算法与软件设计作为矢量控制系统的重要一环，它实现控制算法、逆变器及电机状态监测、系统保护以及与上位机的通讯。 文献四：《燃料电池车电机闭环D S P控制系统设计》

本文主要阐述了燃料电池车作为新型能源汽车，已成为电动汽车发展的新潮流通过研究设计和实验将现有燃料电池车电机开环控制系统改进为双闭环控制系统，并以DSP为核心完成 控制系统的软件设计和硬件设计，实验结果表明设计正确，满足燃料电池车性能要求。

数字信号处理器(DSP)代替单片机进行电机控制已成为新的发展趋势f引，将DSP引入燃料电池车电机控制系统，将进一步提高燃料电池车的性能，推动电动汽车产业化发展。目前，燃料电池车电机控制系统都是采用传统的开环控制，本文将闭环控制引入电机控制系统，根据电机参数完成双闭环控制系统的设计，以

DSP为核心设计控制系统软硬件结构。

4.1控制系统硬件电路设计

控制系统的硬件电路选择美国TI公司开发的数字微处理器TMS32OLF2407A为核心设计，系统方框图如下图所示，主要包括给定信号检测电路、电流检测电路、速度检测电路、PWM 输出电路和DSP外部电路。

文献五：《汽车前照灯远近光检测技术》

目前各大汽车检测站普遍采用先进的CCD成像技术和DSP图像处理相结合的方法进行汽车前照灯远近光的检测，从而达到汽车前照灯的自动跟踪光轴、发光强度、远光中心坐标、近光拐点坐标以及光轴偏角等特征参数的检测。

汽车前照灯检测技术发展汽车前照灯检测技术，从早期的屏幕观察检测 到后来的仪器检测．发展到现在用的CCD和数字图像处理(DSP)相结合的检测技术、都具备智能化、自动化检测技术水平。

采用CC0 《Cha rged COUPie(1Device)感光检测技术利用CCD摄像头的感光技术， 将采集到的光信号转化为电信号的原理，并最终通过图像采集卡将模拟的电信号转化为数字信号，输出到计算机，由计算机数据处理系统进行处理．就可测出前照灯远光发光强度和近光偏移量。采用CCD对光检测技术，其检测精度完全可以满足国标±15 的要求数字图像处理DSP(Digital SignalProcessing)检测技术这项新型的检测技术主要是把CCD摄像头采集到的模拟视频信号转化成数字视频信号．然后利用DSP(数宇信号处理器)的数字视频采集卡及处理系统对数字视频信号根据需要进行数字运算和处理． 以得到需要测量的参数。从以上灯光检测技术的发展历程可以看出 随着电子技术和计算机技术的不断发展和普及，数字图像处理技术也得到了迅速的发展。到目前，各大汽车检测站用的较多的是利用CCD感光系统精确成像，采用DSP系统进行图像分析处理及电子控制技术，精确进行汽车前照灯远近光灯技术参数进行测试。DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理具有速度快，集成度高，接口方便等特点。 文献六：《汽车电子电器硬件在环仿真实验系统的研究》

汽车技术的发展对电子电器系统的要求日趋升高， 本文研究采用软件工程

的方法， 通过在MATLAB／Simulink中建立汽车各部分仿真模型， 借助仿真器实时接口与整车电子电器系统集成为汽车电子电器硬件在环仿真实验测试系统平台。该系统在汽车电子电器系统开发阶段就能进行汽车电子电器系统的实时设计、测试和评价。

6.1 软件平台

本仿真实验系统采用MATLAB／simulink和dSPACECon￡mlDesk作为软件平台。MATLAB／Simulink-fl~为建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境． 很适合数值计算和数据分析， 它为汽车动力系统仿真提供了可靠、稳定的基础 。ControlDeskZt~为dSPACE实验工具软件， 它提供对实验过程进行综合管理， 实现对实时硬件的图形化管理， 为测试提供虚拟仪表， 实现变量和参数的可视化管理，实现实验过程的自动化。

6.2硬件平台

本仿真实验系统采用PC机作为硬件平台，dSPACESimulatorZl~为硬件实时接口。dSPACE Simulator是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB／Simulink的控制系统在实时环境下的开发测试工作平台， 可以与MATLAB／Simulink：i~行无缝链接， 它提供与汽车电子电器系统交互的实时接口： 基于角度信号的处理接口(如曲轴信号输出、凸轮轴信号输出、点火喷油信号输入等)、模拟信号输入、模拟信号输出、数字I／0、CAN通信接口、电阻输出等。

文献七：《汽车电源管理系统测试台的研究》

本文主要论述了对电源管理系统测试工作的重要性，提出了基于DSP2812的电源管理系统测试台的设计。汽车电源管理系统测试台能够有效地模拟电源管理系统的各种输出、输入信号和故障信号，并能与车载计算机通信，有效地提高了汽车电源管理系统可靠性，缩短了故障检测和维修时间。

7.1 汽车电源管理系统测试台功能模块划分

由上面测试台功能要求分析，按照模块化方法对测试台进行设计，其总体结构如下图所示。

根据系统需求采用嵌入式计算机技术实现测试台的功能。系统以DSP芯片TMS32OF28l2为核心，采用通用的嵌人式硬件和软件设计方法，构建高性能控制系统平台。测试台硬件是一个通用的嵌入式计算机系统，主要由3部分组成：DSP

处理器部分，通用的微处理器模块是系统的控制核心，包含DSP系统、必要的逻辑综合电路、扩展存储器和通信接口等；信号调理部分，处理器外围输入输出模拟信号、离散信号的调理；电源部分，为信号调理部分和微处理器部分提供可靠的电源。

文献八：《基于IJL C／OS-lI的车内综合通信测试系统的设计》

本文阐述了测试车内综合通信系统的各个接口参数，设计了一种基于IX C／OS—II操作系统和DsP的测试系统。介绍了显控平台使用的 C／OS一Ⅱ操作系统、LH79520微处理器以及任务划分，画出了软件主流程图，并且阐述了DSP控制部分的测试思想，最后给出了系统的操作及实现过程和结果。此系统能够准确地测试车通各个接口参数，实现了基本的功能，测试时间较短，使用方便I夫捷，相对其他测试系统效率有了很大提高。

本系统主要解决了车通系统中心控制盒单元的收信口测试、监听输出口测试、坦克帽接口的收发功能测试、电台l接口的收发功能测试以及电台2接口的收发功能测试，乘员控制盒单元的坦克帽接口收发功能测试，电台接口盒的电台3接口收发功能测试和电台4接口收发功能测试。利用 C／OS—I操作系统多任务的特点，测试过程相对于其他嵌入式操作系统更加方便陕捷。

文献九:《基于TMS320VC5402的DSP汽车防撞预警系统设计》

本文主要介绍了一个新的汽车防撞预警系统设计。随着汽车工业和高速公路的飞速发展，交通安全问题已成为亟待解决的大课题对公路交通事故的分析表明：80％以上的车祸是由于司机反应不及所引起的，超过65％的车辆相撞属于追尾相撞．研究同时还表明：驾驶员只要在有碰撞危险的1秒前得到预警，就可以避免90％的交通事故的发生。在高速公路上驾驶汽车，车速较高，再加上路况或者雨雪等恶劣天气的影响，以及长时间驾驶使驾驶员的疲劳度增加等因素，常常在驾驶员发现路前方有危险情况时，反应时间已经不够了。所以，迫切需要研制可以保障在能见度较低及驾驶员长时间驾驶时的行车安全装置。目前汽车防撞系统有超声波、红外线、激光、毫米波以及视频成像等几种技术体制，但作为前视防撞雷达，毫米波无疑是首选体制。毫米波通常指波长在lmm至lOm、频率300GHz至30GHz之间的电磁波，因其介于微波与远红外之间，与微波相比，其探测精度高，抗干扰能力强，低仰角探测性能好，体积小、重量轻，虽受大气的衰减和雨的影响较大，但在近感探测时，可忽略大气衰减的影响，甚至可以工作在非大气窗口频率，特别适合在恶劣环境下(如雨、雪、雾等天气下)工作；与红外、激光相比，毫米波受气象和烟尘的影响小，区别金属目标和周围环境的能力强，同时

毫米波多谱勒频移大，可测量目标的相对距离和速度，是有发展潜力的汽车防撞雷达。本文采用毫米波原理设计了汽车雷达检测前方障碍物的相对距离和速度， 提前预警的安全驾驶辅助控制装置。

9.1汽车前视防擅预警系统硬件设计

该系统硬件设计采用主从处理器结构。设计方案采用TI公司19xx年推出的一款高性价比的DSP芯片TMS320VC5402作为数字信号处理单元。Altera公司的CPLD完成控制和接口逻辑，AT~EL公司研发的AT89S52单片机提供人机通道及其余协调工作。其系统框图如下图所示。

系统通过键盘设置运行参数和不同条件(如车速、天气状况)下的报警门限值，毫米波雷达发送并接收到的信号经由DSP处理，识别到目标信号(距离、车速)超过设定门限值时，AT89S52控制启动声光报警电路，并通过LCD显示实时数据。TMS320VC5402是TI公司19xx年推出的一款性价比极高的定点DSP芯片，该芯片具有以下主要特点：运算速度快、寻址能力强、功耗低、体积小以及开发方便等特点，适宜作为汽车防撞雷达的数字信号处理器。本文选用4MHz有源晶振产生外部时钟，设置倍频系数为15，则CPU内部时钟为60MHz。存储器的组织是DSP系统的重要设计环节，本设计选择片外存储型号为S29AL008的FLASH，容量为iM*8bit，可以使用单电源3．3V工作电压，与DSP系统兼容，最快读写时间5 5n S，掉电数据保存寿命20年。基于DSP在处理事务方面的能力薄弱性考虑，我们采用了一块AT89S52单片机来完成事务调度、人机接口和一些简单的运算任务。单片机AT89S52与TMS320VC5402之间采用并行双缓冲的结构进行数据传递，并采用中断方式进行握手。A／D转换芯片采用TI公司的THS1206的i2位多通道高速并行A／D转换器。作单输入通道时，采用频率可达6M，芯片内部集成了16字节的FIFO， 采样转换数值自动写入FIFO。通过控制寄存器向DSP发出中断请求，设置触发水平为8次采样值，DSP响应中断后连续读取8个采样值到内部RAM。在本系统中采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为各端口的地址译码，DSP与单片机之间的数据交换以及与FLASH EPROM的接口等。CPLD中的模块由硬件描述语言VHDL实现。 文献十《基于DSP和LCD触摸屏的车载信息系统设计》

本文主要阐述了基于ADI公司DSP芯片ADSP BF536和SHARP公司液晶模块I．Q104VIIX}52的车载信息系统。介绍了ADSP-BF536与1．Q104VIElTi52D的硬件接I：1电路设计及液晶显示模块驱动程序的编写，分析了液晶屏控制信号时序并进行了相应的汽车信息显示实验。并基于ADI公司的DSP芯片ADSPBF536和SHARP公司的液晶模块LQ104V1一DG52，设计了液晶显示车载信息系统，给出了总体设计方案并设计了DSP芯片与液晶模块的接口电路，编写了液晶显示、flash等模块的驱动程序。

10.1主控制芯片

TFT-LCD需要控制信号按照一定的控制时序进行驱动 一种成本较高的驱动方案是用单片机、SRAM和专用液晶驱动芯片组合构成系统驱动液晶屏。为降低液晶屏驱动成本，本方案选用ADI公司的Blackfin系列DSP ADSP—BF536作为系统的主控芯片。Blackfin系列处理器是ADI和Intel公司联合开发的微信号架构(MSA)DSP，它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理器功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在了一起。BF536作为Blackfin系列DSP中的一员，具有高达400 MHz的主频，内核供电电压低至1．2 V；具有3个16位MAC，2个40位ALU，4个8位视频专用ALU；拥有高达102 kB的片内存储器，包括16kB指令SRAM／Cache、48 kB指令SRAM、32kB数据SRAM／Cache和4 kB中间存储器。BF536还拥有丰富的外设资源，包括10／100以太网MAC接口；CAN 2．0B接口；一个SPI接口；TwI接口控制器；并行口(PPI)，支持IUT-R656视频模式；全同步串口SPORT；2个UART口；12通道DMA控制器，包括两个存储器到存储器DMA通道。

10.2 SPI FLASH

ADSP-BF536没有片内FLASH，需要外接FLASH芯片实现程序的固化和引导程序的存储。BF536程序加载模式多达7种，本系统选用SPI Master方式，即系统复位后，通过SPI接口从串行FLASH加载程序至RAM。FI ASH芯片选用ST公司的M25P64，它是SPI接口的串行FLASH，具有64 Mbit存储容量，SPI时钟频率最高可达5O MHz。采用SPI接口的FLASH芯片面积小且与BF536接口简单，减小了电路板设计的难度，其缺点是采用串行传输机制，在传输数据量较大时速度较慢。

10.3外扩SDIM

要使液晶屏的显示稳定就需要对液晶屏按时序循环发送显示数据，即进行扫屏操作。一般做法是在存储器内开辟一定空间暂存显示数据，然后将此空间内的数据循环向液晶屏发送。一般微处理器片内的RAM 都很小，无法为高分辨率的LCD提供显示数据缓存区，这就需要外扩RAM。相比于SRAM，SDRAM 存在存取速度慢、需要对数据不断进行刷新及控制信号复杂的缺点；但SDRAM容量一般较大，价格便宜。另外，ADSP—BF536片内带有SDRAM 控制器，可以实现DRAM 的复杂逻辑控制，设计者只需要对该寄存器模块正确配置后，就能像访问片内RAM 一样访问它故本系统选用Micron公司的SDRAMT48LC32M16A2作为外扩存储器完成显示数据的暂存。该芯片具有512 Mbit的存储容量，最高可达133 MHz的时钟频率。 10.4软件设计

系统软件由FLASH烧写驱动文件、初始化程序和主程序3个独立的程序构成。SPI FLASH烧写驱动文件(BF536一SPI— Programmer_ Driver)在ADI DSP集成开发环境VisualDSP++中配置生成，其作用是在主程序调试完毕后，完成主程序在FALSH中的固化。初始化程序是在调用主程序之前首先调用的一个小程序，相当于BIOS，其作用是完成DSP芯片时钟及部分模块的初始化，使得SDRAM正常工作，并引导主程序的载人。主程序是用户根据需求开发并调试通过的应用程序，其完成各外设模块及中断的配置，完成数据的操作及对液晶屏的时序控制。 10.5配置控制信号时钟

ADSP—BF536芯片没有LCD控制器外设，而液晶屏模块LQ104V1DG52具有4个控制信号输入端，分别为CLK、ENAB、Hsync和Vsync，4个控制信号必须满足一定时序要求才能实现LCD的正确驱动。本方案中，LCD的4个控制信号都由BF536的PPI模块提供：PPI—CLK输出接LCD CLK输入；配置BF536 FS1／timer0和FS2／timerl引脚为输出，分别接Hsync和Vsync；FS3引脚配置为普通I／O管脚，接LCDENAB，正

常工作条件下置低。配置Timer0为PWM输出模式，PWM周期为850个CLK，脉冲宽度为96个CLK；配置Timerl为PWM输出模式，周期为446 250个CLK，脉冲宽度为1 700个CLK。PWM信号周期及脉冲宽度的确定都是通过查询手册得到。

文献阅读总结：

平时在智能车团队制作自主寻迹小车时就对小车的自动驾驶非常感兴趣，但我一个人的灵感和理论时有限的，通过此次文献阅读，我掌握了在学校数据库找文献和参考资料技巧，也了解到了很多理论，例如在处理传感器传送回来的数据可以用DSP进行数据处理，使小车跑的更稳健、更迅速。